水下柱体近壁过程数值仿真研究

水下物体在近壁运动过程当中会受到壁面的流体动力干扰作用,在流体动力计算中必须加以考虑。基于非结构动网格技术,采用有限体积法,在不同的Re数下,对圆柱近壁面过程进行二维数值仿真,得到了不同间隙比(e=h/Dc)下流体动力变化规律及速度场压力场的流场细节。仿真结果表明在间隙比(e=h/Dc)较大时,圆柱受壁面影响较小,受力大小与无界流场中圆柱绕流受力接近;在间隙比较小时,圆柱受壁面干扰作用较明显,并且在靠近壁面时其两侧涡结构会往上移动。仿真结果在远壁面时与试验值接近,并且与势流理论所得结论吻合,为进一步计算更加复杂的流体动力干扰提供快捷可信的方法。     

超燃冲压发动机燃烧室液体射流雾化数值模拟

为了研究超燃冲压发动机燃烧室中液体射流喷射压力、燃烧室进口总温以及液体物性对射流雾化特性的影响,使用计算流体力学软件对超声速燃烧室中的液体雾化两相流场进行了数值模拟.计算采用欧拉-拉格朗日方法,NG k-ε湍流模型,波致破碎模型.计算结果表明,喷射压力增大,液体射流的穿透深度增加;燃烧室进口总温升高,液体射流的穿透深度减少;表面张力对雾化粒径的影响比动力粘度的影响显著,液体表面张力越大,雾化形成的液滴粒径越大.     

基于改进Canny算子的气液两相泡状流图像分割算法

图像分割是多相流高速视频分析的前提和基础。本文基于改进的Canny算子给出一种泡状气液两相流的图像分割方法。该方法充分考虑原始图像的灰度分布信息,利用高斯Sigma平滑滤波器有效地保持了边缘及消除了噪声,通过梯度的非极大值抑制和滞后阈值化处理后,获得了清晰的气液两相流泡状流图像边缘,为泡状流流动特性分析奠定了分析基础。     

近空间高超飞行器气动热红外特性数值仿真

研究飞行器提高自身生存和突防能力,提高红外探测精度,针对近空间高超声速飞行器的气动热红外辐射特性开展了数值仿真研究。利用Jameson中心差分格式,并引入了类TVD变量修正,数值求解三维Navier-Stokes方程获得较为精确的流场参量。以已知流场参量为基础,采用精细的逐线计算模型计算气体的辐射吸收系数,考虑了光谱线的压力增宽和多普勒增宽混合效应;通过有限体积法求解辐射传输方程,空间离散采用与流场相同的计算网格,避免了插值的麻烦,采用了一种较为精确的离散格式。以典型的锥导乘波构型为例,应用所建方法和计算程序数值仿真了其在3~5μm波段的红外辐射空间分布。仿真结果分析表明,模型和方法是合理可行的,可以为红外隐身设计提供一定的参考依据。     

水下刚性壁装药爆炸气泡简化模型和数值仿真

为预测沉底装药水下爆炸产生气泡的最大半径和脉动周期,建立了水下刚性壁上的装药爆炸产生气泡的动力学模型.从Bernoulli方程和能量守恒两个角度推导出描述半球形气泡径向运动的流体动力学方程,通过能量法确定了方程的初始条件.对方程数值求解得到第一脉动周期内气泡半径和径向运动速度随时间变化的曲线.利用ANSYS-AUTODYN软件的高精度Euler-Godunov求解器和计算结果映射技术,建立了水下刚性壁上装药爆炸产生气泡运动的数值仿真模型.计算得到了气泡膨胀、收缩、上浮和脉动压力时程曲线及其几何形状变化规律.理论模型与仿真计算得到的气泡半径、脉动周期和径向运动速度均吻合,说明该理论模型满足工程所需精度要求.     

燃气弹射内弹道二维数值仿真软件开发

以燃气式弹射器为研究对象,对燃气弹射器建立二维内弹道数学模型.在.net平台下设计研发了可视化编程软件完成了对零维内弹道数学模型、二维内弹道数学模型数值仿真计算集成,侧重于二维内弹道数学模型仿真,其核心是运用C#语言对Fluent进行二次开发.工程人员在自定义GUI界面进行参数设计,集成软件就可以研究不同配比条件下,压力、速度、温度等流场数据.节省了工程人员大量的时间去掌握研究背景以及Fluent软件的参数设置界面,很大程度上提高了科研人员的工作效率,适合做重复性实验研发,为燃气流场参数的预估和试验测量提供理论和技术支持.     

扩散式旋风除尘器三维气相场的数值模拟

采用计算流体动力学(CFD)的数值方法,用RSM模型模拟计算扩散式旋风除尘器内气相流场的三维速度分布和压力分布。模拟结果显示:在反射屏以下部分,其速度和压力变化不明显;反射屏顶部以上速度呈"三峰"对称分布;压力损失最大的位置在排气管下端与进气口下端相平齐的位置。     

板式换热器进口处液体分布器的数值模拟

基于流体均布理论及速度相对偏差值的计算,对板式换热器进口处液体分布器进行数值模拟和流速监测,得到流体流经圆柱型液体分布器时流量分布均匀性较优于无液体分布器的情况.对圆柱型液体分布器三种开孔直径大小(4mm,6mm,8mm)和四种板面折叠角度(0°,15°,30°,45°)进行数值模拟.结果得到孔直径为8mm,折叠角度为...     

建筑钢混剪力墙抗震特性数值模拟研究

针对传统的剪力墙抗震特性数值模拟方法中由于试验条件多、参数复杂导致的模拟稳定性差的问题,提出建筑钢混剪力墙抗震特性数值模拟.选用Kent-Park模型模拟剪力墙的混凝土部分,采用Stee102模拟钢筋部分,并定义剪力墙截面,建立建筑钢混剪力墙有限元模型,考虑地震灾害对剪力墙的实际影响情况,确定抗震性能评估参数为承载力、...     

燃料筒液位传感器动态校准数值模拟研究

采用CFD软件FLUENT对燃料筒中液位传感器做上升运动时液面的变化情况进行数值模拟,发现附着于传感器表面的液体的高度在某一范围上下波动.当传感器上升速度降低时,液体的附着高度也降低;当传感器上升速度不变时,进液速度的增大令液体水平面上升,因而附着高度也减小.传感器刚开始运动时,附近液面的波动比较大,然后波动减小并保持在小范围内.计算结果可为液位传感器的动态校准提供数值依据和参考.     

基于CFD燃烧器环形输气系统数值模拟

阐述计算机流体力学(CFD)湍流模型的理论基础,介绍ICEM-CFD软件混合网格划分复杂结构几何体方法.采用Fluent对燃烧器环形输气系统燃气流动情况进行数值模拟和分析,研究燃气在环形输气系统内的压力和速度分布状况.结果表明:环形输气系统各部位压力分布与气体流动速度存在较大差异,气体粘度对系统内燃气流动状态有较大影响.所得结果对环形输气系统设计与结构优化起到重要指导作用.     

一种热式气液流量测量技术的仿真与研究

依据能量守恒原理和流量测量原理,提出了一种新型热式气液质量流量的测量方法,并基于方法设计了相应的热式气液质量流量计.对其进行数值模拟,研究了流量计在不同流速下的温度分布情况,分析和比较了不同流速下的导热杆上下端温度传感器的温差值,获得了适用的量程值.最后,对流体管内湍流换热过程进行分析,并对测量方法进行了测量精度的定量分析,分析结果显示其测量精度可达到98%,符合工程应用要求.计算结果为该热式气液质量流量计的设计、优化、定型提供了重要的参考依据.     

某新型燃气发生器发射过程药柱燃烧数值仿真

针对某新型导弹在发射过程中药柱燃烧规律的优化问题,建立了燃气发生器发射过程药柱燃烧仿真计算模型,预测发射过程中药柱燃烧的性能和参数.为了正确地仿真导弹发射过程,准确地计算导弹飞行轨迹,建立了适当的数学模型,并进行数值求解.根据内弹道相关的理论知识,在一定条件下,建立数学模型,采用Visual Studio开发平台进行编程,并采用龙格库塔法对仿真模型进行求解,实现了数值仿真,最后给出了计算机仿真结果曲线图.仿真结果与实际的实验数据基本吻合,运用在实际应用中,将大幅度地降低实验成本而且可以重复利用.     

铝电解阳极气泡长大过程的计算机模拟

铝电解过程中阳极上产生的气泡受到气泡内气体压力、液体静压力和气－液之间界面张力的共同作用，逐渐长大成为非球形的气泡。本文对这些力的作用进行了分析，建立了气泡长大的数学模型，应用有限差分方法来对气泡长大过程进行模拟，并考查了电流密度、电解液湿润性等对气泡长大的影响。     

子母弹中心燃气式抛撒内弹道过程仿真

在子母弹翻转速度优化控制的研究中,提高子母弹抛撒过程中子弹的翻转角速度有利于子弹在复杂的激波场中顺利抛出.对于中心燃气式抛撒,一般通过增加扰流板调节子弹翻转角速度,即增加了抛撒系统的复杂程度又提高了系统的附加质量.现提出一种通过改变燃气发生器小孔轴向分布位置,调节子弹翻转角速度的方法.对抛撒内弹道过程进行了仿真计算,仿真与测试结果基本一致.得到了小孔位置变化对子弹翻转角速度的影响规律,并分析了角速度的产生机理.仿真结果表明,合理选择燃气发生器的小孔位置有助于提高子弹的翻转角速度,分析结果可作为中心燃气式抛撒机构的设计参考.     

基于体积力控制的气泡绕流数值模拟研究

为了研究输运过程中的气泡绕流,提出了一种简单易行的体积力控制方法。该方法建立了控制力与气泡位移之间的关联关系,从而可以快速将气泡位置固定住。采用体积力控制方法,对不同了流动参数下的气泡绕流进行了数值模拟研究。结果表明,大We数下气泡变形均较为显著,气泡形状与Re数关系密切。该文模拟得到的气泡形状和阻力系数与文献中结果吻合一致,表明该方法能正确模拟变形气泡的受力问题。     

球形和卧式pVTt标准容器中气体流场非稳态数值模拟

使用FLUENT软件,以流体力学N-S方程和能量方程为基础,引入理想气体状态方程,并考虑浮升力影响,通过建立数学模型,采用CFD方法,对容积为5 m~3的pVTt气体流量标准装置中包括球型和卧式二种形状的标准容器,在等温壁面条件下抽气、进气,以及自然对流过程进行了数值模拟,分别得到了二种容器中空气的流速、压力和温度云图。模拟结果显示,在相同条件下,球型容器进气后产生的温差较小,但是温度均匀时间与卧式容器相当;二种容器中的空气压力均能很快稳定。     

羽状钻孔预抽矿井瓦斯过程的数值模拟研究

合理抽放瓦斯是解决煤矿瓦斯灾害的重要方法之一。文章在分析煤层瓦斯抽放过程机理的基础上,建立了羽状钻孔预抽瓦斯过程的数学模型,并对该模型进行了数值离散,同时采用牛顿-拉夫逊数值方法,将非线性方程组转化为线性方程组最终得以求解。数值模拟程序采用VB6.0编写,模拟了矿井瓦斯羽状钻孔预抽过程。通过矿山瓦斯抽放实际数据验证,羽状钻孔预抽矿井瓦斯过程的数值模拟结果基本反映了真实的瓦斯抽放情况,为进一步研究瓦斯抽放过程的参数优化奠定了基础。     

近岸水域的波浪与水面仿真

近岸水域由于受地形的影响,其波动呈现出与地形等高线垂直的趋势.已有的海面仿真与绘制算法未能实现近岸水域的逼真模拟.文中通过对方向频率谱模型的分析,提出了波浪方向分布函数的分解模型;在已有的基于多分辨率网格和噪声分形面的海面仿真算法框架下,实现了深海水域到近岸水域的过渡以及近岸水域的模拟.实验表明,该方法适合大规模自然场景应用中的水域仿真,其绘制效果逼真性好,绘制速度较快(50FPS以上),能满足交互式应用的需求.